Математичні методи в аналітичній хімії

Матеріали по педагогіці » Міжпредметні зв’язки на уроках хімії при розв’язуванні хімічних задач » Математичні методи в аналітичній хімії

Страница 1

Хімія аналітична, – це наука про методи визначення хімічного складу речовин. Рішення аналітичних задач включає декілька стадій:

Постановка задачі. Ця неістотна на перший погляд стадія насправді дуже важлива. Припустимо, потрібно визначити кількість ртуті у водоймищі. А що саме мається на увазі під словом «ртуть»? Це може бути вся ртуть, незалежно від конкретної хімічної форми, або всі органічні сполуки ртуті (наприклад, диметилртуть), або всі її неорганічні з'єднання, або вся ртуть певною мірою окислення, або ідентифікація всіх ртутних з'єднань і визначення їх кількості. Аналогічним чином йде справа і з «водоймищем». Чи слід обмежити визначення розчиненою ртуттю або розглянути зважені у воді тверді частинки, мул на дні водоймища, що мешкають у воді тварин і рослини? Потрібно врахувати і тривалість аналізу: чи достатньо одиничне визначення, або буде потрібно розрахувати середню величину з результатів декількох вимірювань, зроблених протягом одного дня, а може бути, і цілого року. Відповіді на ці питання визначать характер всього аналізу.

Вибір методу. Метод аналізу вибирають виходячи з поставленої задачі, розмірів об'єкту і зразка, змісту визначуваних речовин, наявності домішок, необхідної точності результатів і наявного устаткування; враховують також можливу тривалість і вартість аналізу. Розглянемо, наприклад, два випадки визначення свинцю. В першому – за наслідками аналізу встановлюють вартість переробки руди, яка залежить від змісту свинцю. Є великий зразок, концентрація свинцю в ньому висока, відповідь необхідна точний. В другому випадку потрібно визначити, чи забруднений свинцем метал, з якого виготовлена старовинна монета. Зміст свинцю низький, потрібна лише приблизна його оцінка, в ході аналізу сама монета не повинна постраждати. Зрозуміло, що ці випадки вимагають різного підходу. Для аналізу зразка руди можна застосувати такі методи, як гравіметрія або титрування. Для монети буде потрібно іншій, щадний (неруйнуючий) метод, наприклад флуоресценція в рентгенівському промінні.

Відбір зразка. Для різних аналітичних методів потрібні, звичайно, і різні по величині зразки – в кількості від нанограмів (1 нг = 10–9 г) до декількох грамів. Навряд чи можливо цілком проаналізувати об'єкт, який важить набагато більше, ніж вимагає вибрана для аналізу методика. В цих випадках відбирають зразок, або пробу, речовини. Ця проба повинна бути репрезентативною, тобто адекватної всьому об'єкту або тій його частині, яка представляє найбільший інтерес. В приведеному вище прикладі з ртуттю у водоймищі постановка задачі визначає і спосіб відбору проби.

Підготовка зразка до аналізу. Якщо кількісні вимірювання проводять в розчині, зразок розчиняють у відповідному розчиннику; при цьому концентрацію зразка підбирають так, щоб вона знаходилася в межах застосовності методу. Іноді доводиться виділяти визначувану речовину з суміші, оскільки багато методів аналізу неспецифічні і навіть неселективні. Специфічним називають метод, за допомогою якого визначається тільки конкретна речовина, а селективним – переважний для даної речовини метод, користуючись яким можна визначати і інші речовини. Специфічних методів дуже мало, селективних – значно більше. Наприклад, високо-селективні мас-спектрометрія і імунологічний аналіз.

Вимірювання. Щоб визначити кількість аналізованої речовини або його склад, виміряють яку-небудь його фізичну величину: кількість речовини, витраченої або утворилося в результаті хімічної реакції; швидкість реакції; інтенсивність поглинання, випуски або розсіяння світла; струм, що виникає в ході окислювально-відновних процесів; кількість тепла, що виділилося або поглиненого, і т.д. Знаючи зв'язок між результатами вимірювань і тими величинами, які цікавлять дослідника, а також порівнявши ці результати з відповідними стандартами, встановлюють кількість визначуваної речовини або його склад.

Інтерпретація результатів. Коли результати вже отримані, може виникнути ряд питань: чи вирішена поставлена задача? як проводити подальші дослідження? Не виключено, що для отримання більш точних результатів потрібно удосконалити методику аналізу.

Робочі криві. Робоча крива – це графічна залежність, що зв'язує концентрацію визначуваної речовини з тим параметром, який вимірюється в ході аналізу (оптичною густиною, інтенсивністю флуоресценції, електродним потенціалом, швидкістю реакції і т.д.). Масштаб координатних осей – лінійний або логарифмічний – вибирається залежно від конкретного експерименту. Логарифмічні осі використовують, зокрема, при зміні концентрації в широких межах. Якщо потрібні більш точні результати, переважні лінійні осі і вузькі інтервали концентрації. Для побудови робочої кривої спочатку готують стандартні зразки відомої концентрації. Потім для кожного з них виміряють той або інший параметр і відкладають його значення у вигляді крапки проти відповідної концентрації. По крапках проводять плавну криву, на яку крапки лягають найкращим чином. Для цього використовують яку-небудь відповідну математичну функцію або емпіричну залежність. Потім виміряють той же параметр для досліджуваного зразка і по робочій кривій визначають його концентрацію (мал. 1).

Страницы: 1 2 3 4

Більше про педагогіку:

Використання комп’ютера у виховній роботі з молодшими школярами
Виховання — процес безперервний. Нагромадження нових знань, зміна або зміцнення поглядів, переконань, звичок відбувається постійно. При цьому поведінка особистості, її ставлення до оточення, її діяльність обумовлюються тими порівняно стійкими якостями, що з'явилися у неї як наслідок соціальних умов ...

Психолого-педагогічна допомога батькам в організації гуманних відносин з дітьми
Ефективність родинного виховання залежить від багатьох факторів: цілеспрямованої діяльності спеціалістів на формування рівня педагогічної культури сім'ї, єдності виховних впливів на дитину, оновлення змісту роботи з батьками, оновлення змісту їх педагогічної освіти. В.О. Сухомлинський писав: " ...

Вплив Інтернет-залежності на виховання школярів
Комп`ютерна залежність розвивається швидше, ніж алкоголізм. Достатньо півтора року. Скільки дітей в Україні вже догралося до стану «ігроголіка», ніхто не підраховував. Але що їх багато – вже факт. Діти, які ночують у приміщенні комп`ютерних залів, – реальність сьогоднішнього дня. Наслідки для молод ...

Університетська освіта

Університетська освіта

Навчальна дисципліна “Університетська освіта” є однією з нормативних дисциплін циклу гуманітарної підготовки студентів.
Види та значення ігор

Види та значення ігор

Давно відомо, що при розвитку мислення і формуванні особистості важливу роль відіграє не тільки освітній фактор, але і характер ігрової діяльності.

Розділи

Copyright © 2022 - All Rights Reserved - www.educateua.com